TECHNICKÁ KNIŽNICE AUTORIZOVANÉHO INŽENÝRA A TECHNIKA BETONOVÉ MOSTY TK21

Transkript

1 TECHNICKÁ KNIŽNICE AUTORIZOVANÉHO INŽENÝRA A TECHNIKA BETONOVÉ MOSTY TK21 Pro Českou komoru autorizovaných inženýrů a techniků vydal Český svaz stavebních inženýrů Praha 2001

2 Prof. Ing. Jiří Stráský, CSc, RE. Česká komora autorizovaných inženýrů a techniků, 200 ISBN X

3 Obsah Úvod Filozofie návrhu mostu Typy mostních konstrukcí Návrh mostu, Přesypané konstrukce Jednopolové mosty Nadjezdy nad dálnicemi a rychlostními komunikacemi Městské viadukty...20 Dálniční a silniční viadukty Mosty přes řeky...23 Mosty přes hluboká údolí...25 Lávky pro pěší Technologie výstavby...26 Monolitické konstrukce... Konstrukce betonované na pevných skružích...26 Konstrukce betonované na výsuvných skružích...27 Letmá betonáž - monolitické segmentové konstrukce...29 Vysouvané konstrukce...32 Konstrukce otáčené...35 Prefabrikované konstrukce...36 Podélné prefabrikované prvky...36 Příčně dělené konstrukce - prefabrikované segmentové konstrukce...37 Výroba segmentů...37 Montáž segmentů...39 Konstrukce montované na skruži...39 Konstrukce montované letmo...40 Hybridní konstrukce Modelování betonových mostů Programové systémy a výpočtové modely...44 Prutová analýza komorového nosníku...47 Analýza tenkostěnného komorového nosníku...47 Spolupůsobící šířka

4 Modelování konstrukcí prutovými prvky Metoda náhradního roštu Analýza konstrukcí Příhradová analogie - metoda strut and tie Konstrukční beton Konstrukční beton Předpětí Působení předpětí v provozním stavu Dotvarování a smršťování betonu Vybrané problémy konstrukcí Uložení komorového nosníku Zachycení kroucení komorových nosníků v podpěrách Nepřímé uložení Uložení Gerberových nosníků Konstrukce s náběhy Vliv předpětí v zakřivených prvcích Vybrané problémy technologií Prefabrikované nosníky Monolitické konstrukce stavěné po polích Konstrukce vysouvané Konstrukce betonované nebo montované letmo (konzolové mosty) Prefabrikované segmentové konstrukce Literatura

5 Úvod Beton se stal nejrozšířenějším stavebním materiálem minulého století. V kombinaci se správně navrženou betonářskou a předpínací výztuží je schopen odolávat velkému zatížení, má velké plastické rezervy a umožňuje překlenout mimořádná rozpětí. Jeho předností je poměrně nízká cena, velká pevnost v tlaku, spojitost a možnost vybetonovat v jakémkoliv tvaru. Pro tyto vlastnosti se stal také základním stavebním materiálem v mostním stavitelství. Zatímco u železového betonu betonářská výztuž pasivně odolává účinkům vnějšího zatížení, umožňuje technologie předpjatého betonu vhodným uspořádáním a napnutím předpínací výztuže přerozdělit deformační a statické účinky tak, abychom dostali optimální stav napjatosti, který nám umožní využít charakteristické vlastnosti betonu. Předpjatý beton tedy představuje aktivní přístup k navrhování konstrukcí, změnu v myšlení i v provádění a jeho zavedení způsobilo opravdu revoluci v betonovém stavitelství. Nejúspěšnější aplikace předpjatého betonu, založené na jednotě architektonického a konstrukčního řešení, vychází z aktivního působení předpětí při současném pochopení vlastností betonu i chování konstrukcí i konstrukčních detailů v mezním stavu. Masová produkce betonových konstrukcí má však i stinné stránky. V průběhu let byly bohužel lehké transparentní konstrukce nahrazeny těžkými trámovými konstrukcemi, masová produkce přinesla řadu typových konstrukcí, které hyzdí krajinu. Mnohdy byly konstrukce špatně navrženy, nekvalitně provedeny a nebyly vůbec udržovány. To vedlo k tomu, že některé konstrukce bylo nutno po několika letech provozu opravovat nebo dokonce snést. Bohužel, socialistické šlendriánství je využíváno těmi, kteří přirozenou a prospěšnou soutěž materiálů a konstrukcí nahrazují tendenčními hledisky. Protože jsem přesvědčen, že beton zůstane klíčovým stavebním materiálem i v tomto století, snažil jsem se v předložené knize upozornit na některé problémy, jejichž řešení umožní návrh kvalitních betonových mostů. Omezený rozsah publikace mi neumožňuje uvést vývoj betonových mostů a popsat všechny problémy návrhu, provádění a údržby betonových mostních konstrukcí. S ohledem na rozsah knihy nemohl jsem se také podrobně zabývat problémy spojenými s návrhem mimořádných obloukových, visutých nebo zavěšených konstrukcí. V knize také nezbylo místo na diskusi mostního příslušenství. Architektonické a konstrukční řešení mostů vychází mnohdy z technologie jejich výstavby. Proto důležitou součást knihy tvoří popis současných technologií výstavby mostů. 5

6 V knize navazuji na knihy profesorů Bechyně, Klimeše, Zůdy a Jandy [2], [3], [11], [13], [14], kteří ve svých knihách seznámili českou technickou veřejnost s moderními betonovými konstrukcemi a kteří významně přispěli k tomu, že v naší zemi bylo postaveno mnoho konstrukcí světových parametrů. V současné době, kdy se naše země snaží o návrat do kulturní Evropy, dochází také ke změně filozofie navrhování a k přechodu k připravovaným evropským normám. Bohužel, jejich úplná aplikace nebyla dosud nikde plně zavedena. Proto v knize neuvádím články norem, spíše se snažím na problémy upozornit. Během své projekční praxe doma i v zahraničí jsem bohužel poznal, že názory na typy konstrukcí a řešení detailů jsou mnohdy ovlivněny osobními názory státních úředníků, které mnohdy nemají racionální základ. To, co je v jedné zemi považováno za správné, je o 200 km dál považováno za špatné. Proto v knize neuvádím oficiální názory nyní uplatňované u nás, ale názory svoje, založené na vlastní zkušenosti. Snad tento přístup najde pochopení u inženýrů, kteří podobně jako já nehledají pravdu v doslovné aplikaci norem, ale v hlubokém poznání konstrukcí a materiálu a v tvořivém přístupu k navrhování. Brno, červen 2001 Jiří Stráský 6

7 1. Filozofie návrhu mostu Structural design is concerned with much more than science and techniques: It is also very much concerned with art, common sense, sentiment, aptitude, and enjoyment of the task of creating opportune outlines to which science calculations will add finishing touches, substantiating that the structure is sound and strong in accordance with the requirements, Eduardo Torroja: Philosophy oj Structures Základní funkcí mostu je bezpečně a hospodárně převést dopravu přes překážku. A proto návrh mostu musí vycházet z tohoto základního požadavku. Most musí projektant navrhnout tak, aby jeho konstrukce co nejlépe zapadla do krajiny a aby co nejlépe vyjádřila povahu přemostění. Musí navrhnout ekonomickou konstrukci, jejíž architektura vychází ze správného konstrukčního řešení. Její architektura musí vyjádřit současnou dobu a pokrok ve vědě i technologii. Při návrhu konstrukce musí projektant syntetizovat statické a dynamické požadavky na konstrukci s požadavky na zajištění bezporuchového provozu a jednoduchou údržbu. Je samozřejmé, že návrh konstrukce musí vycházet z technologických možností případných dodavatelů a musí se vyznačovat minimální spotřebou materiálu. Ekonomie konstrukce je důležitým hlediskem vyjadřujícím přiměřenost řešení. Je samozřejmé, že není jedno řešení daného problému, vždy je několik možností. A jaké řešení bude vybráno, záleží na osobnosti projektanta a na jeho schopnosti přesvědčit zúčastněné, že řešení, které předkládá, je optimální. Bohužel mnozí inženýři se více snaží na sebe upozornit neobvyklým řešením, technologickým pokrokem a ne snahou najít přiměřené řešení. Konstrukce mostu musí vyjít z dlouholeté zkušenosti z návrhu, realizace a provozu konstrukcí a detailů. Most je příliš vážná konstrukce, která bude sloužit společnosti více než sto let a která výrazně zasáhne do krajiny. Ke stavbě mostu je nutno vynaložit značné prostředky. Řešení mostu tedy nemůže vycházet z modních směrů snad přijatelných u menších staveb pozemního stavitelství. Estetické řešení konstrukce musí vždy vycházet a musí umocňovat statické působení konstrukce. Musí být čitelné a pochopitelné i pro laika. Je-li konstrukce podepřena ložisky, musí být ložiska viditelná; je-li konstrukce rámově spojená se spodní stavbou, musí být rámové spojení zvýrazněno, atd. Tvar konstrukčních prvků musí sledovat průběh napětí a umocnit jejich funkci. Při návrhu je nutno využít charakteristické vlastnosti jednotlivých materiálů. Nic víc nemůže uškodit betonu, než jeho nevhodná aplikace. 7

8 Most je součástí komunikace a proto musí být navržen tak, aby neovlivnil návrhové a bezpečnostní parametry komunikace. Most musí splňovat požadavky dané normami pro prostorové uspořádání, musí zachovat požadované průjezdní a plavební prostory a musí zajistit odvedení návrhové vody. S ohledem na hospodárnost i údržbu je nutno navrhovat spojité konstrukce s minimálním počtem dilatačních spár. Spojité, mnohonásobně staticky neurčité konstrukce mají také větší bezpečnost, protože únosnost konstrukce není vyčerpána únosností jednoho kritického průřezu. Při návrhu je nutno pamatovat na řádné vyztužení konstrukcí jak předpínací, tak i betonářskou výztuží tak, aby vždy byla zachována schopnost plastického přetvoření konstrukcí. Velkou pozornost je nutno věnovat takzvaným poruchovým oblastem, jejichž řádná funkce určuje funkci celé konstrukce. Při návrhu průřezu je nutno volit jednoduché čisté tvary, které lze jednoduše vyztužit a řádně probetonovat. Protože vývin hydratačního tepla i průběh dotvarování a smršťování betonu závisí na tloušťce prvků, je nutno navrhovat konstrukce tak, aby průřezy konstrukce měly pokud možno stejnou tloušťku. Zabrání se tak dodatečným namáháním vyvolaným přerozdělením vnitřních sil vyvolaných rozdílnými poměrnými deformacemi. Připravované předpisy pro navrhování mostů vychází ze semiprobabilistní metody mezních stavů. Posuzují se dvě skupiny mezních stavů, a to: a) mezní stavy únosnosti, u nichž dochází k úplné ztrátě únosnosti konstrukce, to je porušení (dosažení pevnosti - obr. 1.1), ztráty stability tvaru (vybočení), ztráty stability polohy (převržení, posunutí, nazdvihnutí apod.), vznik tvarově neurčité soustavy. Obr. 1.1 Mezní stav porušení. b) mezní stavy použitelnosti, při nichž se vychází z účinků provozního zatížení. K nim patří nepřípustné deformace, kmitání (rychlost nebo zrychlení), vznik nebo šířka trhlin apod. Je nutno zdůraznit, že mezní stavy použitelnosti jsou stejně důležité jako mezní stavy únosnosti. 8

9 2. Typy mostních konstrukcí Rozdělení mostů podle typů konstrukcí v dosud platných normách i dosud publikovaných knihách vychází z dříve používaného způsobu analýzy mostů. Mosty se dělily na mosty deskové, trámové, rámové, atd. Uvážíme-li, že např. deska může být nejen prostě uložena, ale může také tvořit rámovou konstrukci o jednom nebo více polích, nebo spolu s obloukem nebo závěsnými, popřípadě visutými kabely může vytvářet složitější soustavu, vidíme, že u moderních konstrukcí toto dělení ztrácí původní význam. Mimo přesypané nebo přímo pocházené obloukové nebo visuté konstrukce jsou mosty vždy tvořeny mostovkou přenášející zatížení do podpěr. Mostovka může být na podpěrách uložena na ložiscích, nebo s ní může být spojena rámově nebo kloubově. U větších rozpětí je mostovka podpírána vzpěrami nebo oblouky; může být také zavěšena na obloucích, visutých anebo závěsných kabelech - obr.2.1. Obr.2.1 Typy mostních konstrukcí: a) rámová konstrukce o jednom poli, b) spojitá rámová konstrukce, c) spojitá rámová konstrukce předepnutá vnějšími kabely, d) spojitá rámová konstrukce proměnného průřezu, e) vzpěradlová rámová konstrukce, f) rámová konstrukce proměnného průřezu, g) oblouková konstrukce s horní mostovkou, h) oblouková konstrukce s dolní mostovkou, i) zavěšená konstrukce, j) visutá konstrukce. 9

10 Vlastní mostovka je buď tvořena deskou, deskovým trámem, roštem nebo komorovým nosníkem - obr.2.3 a 2.4. Všechny typy mostovek mohou být podle povahy konstrukce a zatížení součástí složitějších soustav. Mohou být vetknuty do krajních podpěr a tvořit tak rámové konstrukce (obr.2.1a) nebo mohou být podepřeny svislými nebo šikmými stojkami (obr.2.1b, 2. 1f). Mostovka může být se stojkami spojena rámově, popřípadě kloubově, nebo může být uložena na stojkách prostřednictvím ložisek. Většina betonových mostů je předepnuta předpínacími kabely situovanými v obrysu anebo vně průřezu (obr.2. 1c), které v konstrukci vyvozují normálovou sílu. Uvážíme-li, že i při podepření ložisky je mostovka namáhána normálovou silou od tření v ložiscích a že do doby překonání tření působí konstrukce jako rámová, je zřejmé, že klasické dělení konstrukcí na trámové a rámové nemá smysl - obr.2.2. Navíc opěry i Obr.2.2 Rámová konstrukce o třech polích: a) klasická, podepřená ložisky, b) integrovaná s opěrou. podpěry mostů vždy spolupůsobí s podložím. Most tedy vždy tvoří integrální systém. To stejné platí pro deskové konstrukce, které vždy fungují jako deskostěnové konstrukce. U obloukových, zavěšených nebo visutých konstrukcí mostovka spolupůsobí s obloukem závěsy a pylony, s nimiž také vytváří integrální systém, ve kterém vnitřní síly závisí na geometrii, poměru tuhosti a na okrajových podmínkách - obr Plná deska obdélníkového nebo lichoběžníkového průřezu (obr.2.3a) je vhodná nejen pro mosty malých rozpětí, ale může být součástí i obloukových nebo zavěšených soustav s rozpětími až 200 m. Lichoběžníková deska je u spojitých konstrukcí hospodárná do rozpětí 21 m. Při větším rozpětí - do 30 m - je vhodný deskový trám (obr.2.3b) nebo deska vylehčená kruhovými otvory (obr.2.3i). Pro větší rozpětí jsou vhodné trámové konstrukce. Roštové konstrukce sestavené z několika podélných trámů se nyní navrhují jen z prefabrikovaných nosníků, které jsou spolu spojeny spřaženou mostovkovou deskou - obr.2.3c. Příčníky mezi nosníky se navrhují jen na podpěrách. Pro zavěšené konstrukce nebo pro konstrukce, u nichž se využívá prostor pod mostem se navrhuje dvojtrám tvořený okrajovými nosníky, které jsou v příčném směru mostu ztuženy příčníky - obr.2.3d. Podobnou konstrukci tvoří parapetní nosník, který může být na okrajích také zavěšen. V případě malé stavební výšky spojuje okrajové nosníky jen příčně předepnutá deska mostovky - obr.2.3e. 10

11 Pro rozpětí do 45 m je velmi ekonomický dvojtrám - obr.2.3f. Příčníky mezi trámy se navrhují jen na koncích mostů. Při větším rozpětí nebo při neúnosné základové půdě lze betonové nosníky nahradit ocelovými - obr,2.3g. Betonová mostovková deska spolupůsobí s ocelovými nosníky v podélném směru a spolu s nízkými příčníky zajišťuje spolupůsobení podélných nosníků. Při osovém podepření jsou vhodné trámové konstrukce tvořené středním páteřním nosníkem s velmi vyloženými konzolami. Při konstantní výšce jsou vhodné do rozpětí 35 m, při proměnné výšce do 45 m. Obr.2.3 Průřezy mostovek běžných šířek: a) deska, b) deskový trám, c) rošt, d) dvojtrám s okrajovými nosníky, e) parapetní trám, f) dvojtrám, g) ocelobetonový dvojtrám, h) jednotrám, i) deska vylehčená kruhovými otvory, j) vícekomorový nosník, k) dva komorové nosníky spojené deskou mostovky, 1) dvojkomorový nosník se skloněnými vnějšími stěnami, m) jednokomorový nosník, n) jednokomorový ocelobetonový nosník. 11

12 Pro rozpětí od 30 do 45 m jsou hospodárné komorové konstrukce tvořené vícekomorovým nosníkem (obr.2.3j) nebo dvěma komorovými nosníky spojenými deskou mostovky (obr.2.3k). Po estetické stránce se osvědčily dvou nebo tříkomorové konstrukce se skloněnými krajními stěnami bez tradičních konzol - obr.2.3l. Pro rozpětí od 45 do 60 m je vhodný jednokomorový nosník konstantního průřezu, pro větší rozpětí jednokomorový nosník proměnného průřezu - obr.2.3m. Pro tato rozpětí jsou také ekonomické ocelobetonové komorové nosníky, u kterých ocelový korýtkový průřez je spřažen s betonovou mostovkovou deskou - obr.2.3n. Betonová mostovka nejen roznáší zatížení a spolupůsobí na přenosu podélného ohybu, ale zajišťuje i integritu konstrukce. Beton lze také spřáhnout s ocelí nad podporou, kde může nejen redukovat plochu oceli, ale také zajistit stabilitu tlačené pásnice. U moderních ocelobetonových konstrukcí je komorový průřez tvořen horní a dolní betonovou deskou a stěny jsou tvořeny buď vlnitým plechem, nebo ocelovou příhradovinou. Tyto konstrukce jsou předepnuty vnějšími kabely. U mostů konstantních výšek se tloušťka deskových a komorových průřezů se volí do 1/25 rozpětí, tloušťka trámových konstrukcí do 1/20 rozpětí. Dálniční mosty vedené vysoko nad terénem nebo konstrukce zavěšené na obloucích nebo pylonech jsou často, i při šířkách kolem 30 m, tvořeny jedinou mostní konstrukcí. Při osovém zavěšení nebo podepření jsou tvořeny komorovým nosníkem s vnějšími konzolami podepíranými vzpěrami - obr. 2.4a, nebo jedno, popřípadě dvoukomorovým nosníkem ztuženým nízkými příčníky, které také podepírají vnější konzoly - obr. 2.4b. Mnohdy hlavní most navazuje na dlouhé příjezdové rampy malých rozpětí. V hlavním poli lze pak tuto konstrukci vzájemně spojit příčníky nebo systémem Obr. 2.4 Průřezy mostovek větších šířek: a) komorový nosník s vnějšími konzolami podepíranými vzpěrami, b) komorový nosník s vnějšími konzolami podepíranými příčníky, c) dva komorové nosníky spojené systémem táhel a vzpěr, d) dvojtrám s okrajovými nosníky. 12

13 Obr. 2.5 Komorový nosník s vnějšími konzolami podepíranými vzpěrami: a) prutové vzpěry, b) příhradové vzpěry, c) deskové vzpěry. táhel a vzpěr. Při zavěšení v ose mostu jsou táhla tvořena příčně předepnutou horní deskou, vzpěry jsou tvořeny prefabrikovanými prvky vloženými mezi spodní desky podélných nosníků - obr.2.4c. Při zavěšení na okrajích slouží horní deska jako vzpěry a prefabrikované prvky jako táhla. Pro široké mosty bez příjezdových ramp, které jsou zavěšeny na okrajích, je velmi vhodný průřez tvořený okrajovými nosníky spojenými příčníky - obr.2.4d. Konstrukce tvořené komorovým nosníkem s vnějšími konzolami podepíranými vzpěrami se často budují postupně, nejdříve se vytvoří páteřní komorový nosník, potom se osadí vnější vzpěry a vybetonuje se mostovka. Vzpěry mohou být tvořeny osamělými prvky (obr.2.5a), příhradovinou (obr.2.5b) nebo prefabrikovanými stěnami (obr.2.5c). Ty mohou být vzájemně monoliticky spojeny, nebo zůstat bez spojení. Parametrické výpočty prokázaly, že příhradové a vzájemně nespojené stěny se také podílí na přenosu kroucení konstrukce. Mostovky zavěšené na oblouky nebo pylony mohou mít závěsy uspořádány v ose mostu (obr.2.6a) nebo na okrajích (obr.2.6b). Navrhovány jsou také konstrukce zavěšené ve třech rovinách (obr.2.6c), nebo konstrukce zavěšené jen na jednom okraji (obr.2.6d). Je zřejmé, že konstrukce zavěšené v ose a na jednom okraji vyžadují, aby mostovka měla dostatečnou tuhost v kroucení. Konstrukce zavěšená na okraji musí navíc přenést kroucení i od zatížení stálého. Na obr.2.6 je také vykreslen průběh ohybových momentů namáhajících konstrukce v příčném směru. Z obrázku je zřejmé, že namáhání konstrukce zavěše- Obr.2.6 Zavěšení mostovky: a) v ose mostu, b) na okrajích, c) ve třech rovinách, d) na jednom okraji. 13

14 né v ose anebo na okrajích má stejnou absolutní velikost, a že zavěšení jen na jednom okraji je výrazně nehospodárné. Jak již bylo uvedeno, mostovka vytváří spolu s oblouky nebo kabely integrované systémy. Oblouky nebo pylony mohou být s mostovkou rámově nebo kloubově spojeny nebo mohou být vzájemně nespojeny. Oblouky nebo pylony mohou být situovány ve svislé či šikmé rovině a mohou být situovány v ose, na okrajích a nebo jen jednom okraji mostovky. Je zřejmé, že existuje nepřeberné množství kombinací a jejich volba závisí na řadě faktorů. Jejich rozbor přesahuje rozsah knihy. Dále je upozorněno jen na některé z nich. U klasických obloukových konstrukcí je mostovka podepřena (obr.2.7a) nebo zavěšena (obr.2.7c) na obloukové konstrukci založené v únosné základové spáře schopné přenést velkou obloukovou sílu. Obloukové konstrukce však také mohou vytvářet samokotvený systém, ve kterém je základová půda namáhána jen svislými reakcemi. Na obr.2.7b je vykreslena konstrukce, u níž je pata oblouku spojená s mostovkou tlačenou vzpěrou přenášející horizontální složku obloukové síly do mostovky. Ta je potom namáhána tahovou silou. Na obr.2.7d je vykreslena oblouková konstrukce u nás nazývaná Langrův trám. Oblouk je vetnut do mostovky, která přenáší obloukovou vodorovnou sílu svojí tahovou únosností. Obr.2.7 Typy obloukových konstrukcí: a) oblouk s horní mostovkou, b) samokotvený oblouk s horní mostovkou, c) oblouk s dolní mostovkou, d) samokotvený oblouk s dolní mostovkou (Langrův trám). Na obr.2.8a a 2.8b je ukázána konstrukce zavěšená na jediném pylonu. Zatímco u první konstrukce je závěs krajního pole zakotven do základové půdy, u druhé konstrukce je zakotven v mostovce. Je zřejmé, že první systém je výrazně nehospodárný, protože základová půda musí přenést velké vodorovné síly. U druhého systému lze výhodně využít tlakovou únosnost betonové mostovky a vytvořit úspornou samokotvenou konstrukci, která namáhá základovou půdu jen svislými silami. Podobně je na obr.2.8c a 2.8d znázorněna visutá konstrukce. Ačkoliv i u visuté konstrukce podle obr.2.8c musí základová půda zachytit velkou tahovou sílu, používá se samokotvená konstrukce jen zřídka. Důvod je, že 14

15 Obr.2.8 Typy zavěšených konstrukcí: a) zavěšená konstrukce, b) samokotvená zavěšená konstrukce, c) visutá konstrukce, d) samokotvená visutá konstrukce. v tomto případě je nutno nejdříve na skruži vybetonovat mostovku. Naopak u konstrukce podle obr.2.8c lze po montáži kabelů montovat mostovku nezávisle na terénu. U zavěšených konstrukcí lze závěsy uspořádat radiálně (obr.2.9a) nebo rovnoběžně (obr.2.9b). Protože u radiálního uspořádání se všechny závěsy stýkají v pylonu v jednom bodu, přenášejí zatížení ze zatíženého závěsu všechny závěsy. Proto je ohybové namáhání pylonu mnohem menší než u konstrukce s rovnoběžnými (harfovými) závěsy, kde se zatížení do ostatních závěsů přenáší ohybem pylonu. Protože je však konstrukčně obtížné zakotvit všechny závěsy v jednom bodu, navrhuje se většinou kompromisní řešení se závěsy kotvenými v horní části pylonu - obr.2.9c. Závěsy pak mají poloharfové uspořádání. Zavěšené konstrukce jsou většinou navrhovány jako dvoupolové s jedním pylonem nebo jako třípolové se dvěma pylony. Výška pylonu H je obvykle rovna 0.20L, kde L je rozpětí hlavního pole. U konstrukcí s prostým Obr.2.9 Zavěšená konstrukce: a) radiální uspořádání závěsů, b) harfové uspořádání závěsů, c) poloharfové uspořádání závěsů, d) konstrukce s prostým uložením krajních polí, e) konstrukce se spojitým uložením krajních polí. 15

16 uložením krajního pole je optimální délka krajního pole 0.4 L (obr.2.9d). Aby byla zajištěna rovnováha vodorovných sil v pylonu, navrhují se krajní zesílené závěsy. U spojitých konstrukcí, u kterých krajní pole spojitě navazuje na přilehlá pole, je optimální délka krajního pole 0.45 L (obr.2.9e). V tomto případě se navrhuje symetrické uspořádání závěsů a krajní závěsy se kotví v přilehlých polích. U obloukových konstrukcí závisí ohybové namáhání mostovky a oblouku především na poměru jejich tuhosti. Tuhý oblouk může být navržen s ohybově měkkou mostovkou (obr.10a) a naopak štíhlý oblouk vyžaduje ohybově tuhou mostovku (obr.10b). Obr.2.10 Poměr tuhostí obloukové a zavěšené konstrukce. U zavěšených konstrukcí závisí velikost ohybového namáhání mostovky především na výšce pylonu. Je-li pylon dostatečně vysoký, lze navrhnout štíhlou mostovku (obr.l0c). Tuhost systému je pak dána tuhostí závěsných kabelů, které jsou namáhány velkým únavovým namáháním. Je-li mostovka tvořena ohybově tuhým nosníkem, lze zmenšit výšku pylonu (obr.10d). Závěsné kabely pak mají charakter vnějšího předpětí. Jejich únavové namáhání je pak také menší. 16

17 3. Návrh mostu Při návrhu mostu je vhodné sledovat doporučení uvedená v knize prof. Leonhardta [19]. Z nich jsou zde uvedeny ty, které jsou vhodné v našich poměrech. Je všeobecně známo, že se vzrůstajícím rozpětím roste tloušťka konstrukce i její cena. Proto bychom se měli snažit navrhovat konstrukce přiměřených rozpětí a pokud možno s co nejmenší stavební výškou Konstrukce by měly být lehké a transparentní a měly by mít řád a proporci. PŘESYPANÉ KONSTRUKCE Přesypané klenby svým tvarem přirozeně zapadají do krajiny a jsou velmi hospodárné - obr.3.1 a. Při návrhu lze využít spolupůsobení s násypem. Proto je lze ekonomicky navrhnout až pro 45 m rozpětí. Řešení bývá mnohdy znehodnoceno mohutnými poprsními zdmi a křídly. Proto je vhodné navrhnout klenbu tak, aby její okraje sledovaly sklon násypu. Ztužení okrajů klenby řádně vyztuženou obrubou zajistí roznos sil z okrajů do celé klenby a spolupůsobení krajních konzolových částí s klenbou. Obr.3.1 Přesypané a jednopolové mosty: a) přesypaná klenba, b) přesypaný rám, c) prosté pole uložené na vysokých opěrách, d) prosté pole uložené na nízkých opěrách, e) rámová konstrukce. 17

18 Podobně lze řešit i přesypané rámové konstrukce, které se navrhuji při menší výšce nadnásypu - obr.3.1b. I u těchto konstrukcí je lépe navrhnout svahová křídla plynule navazující na rámovou konstrukci. Nad přesypanými konstrukcemi se na okrajích vozovky navrhuje svodidlo, které brání pádu chodců. Další záchytné zábradlí vyžadované investory u nás se v zahraničí nestaví a je zbytečné. Pracovník, který provádí údržbu, musí být řádně vyškolen a musí být zavěšen na pomocném laně. JEDNOPOLOVÉ MOSTY S ohledem na cenu mostu jsou mnohdy navrhovány jednopolové mosty s mohutnými opěrami a křídly - obr.3.1c. Tyto konstrukce vytváří v přírodě cizí prvek, který podle autora nelze ekonomicky opodstatnit. Pokud možno, měly by být tyto konstrukce navrhovány s co možná nejmenšími opěrami. Velmi vhodné jsou rámové konstrukce s příčlí proměnného průřezu (obr.3.1e), u kterých rámové stojky nahrazují opěry. Pro větší rozpětí jsou vhodné prefabrikované konstrukce spřažené s monolitickou mostovkovou deskou - 3.1d. I prefabrikované nosníky lze monoliticky spojit s opěrami a vytvořit tak integrované konstrukce. NADJEZDY NAD DÁLNICEMI A RYCHLOSTNÍMI KOMUNIKACEMI Řešení nadjezdů vychází z povahy převáděné komunikace a tomu odpovídajícímu úhlu křížení. Pro místní komunikace, které kříží dálnici pod velkým úhlem, jsou vhodné deskové konstrukce o čtyřech polích - obr.3.2a. Mostovku tvoří buď lichoběžníková deska (obr.2.3a), nebo deskový trám s konzolami (obr.2.3b). U širších mostů je mostovka tvořena dvěma nebo více deskovými trámy spojenými deskou. Krajní opěry by měly mít co nejmenší pohledovou plochu. Mohou být rámově spojeny s mostovkou a tvořit takzvané integrované konstrukce. Není-li možné postavit střední stojku, navrhujeme konstrukce o třech polích - obr.3.2b. Protože rozpětí středních polí je kolem 30 m, tvoří mostovku jednotrámová nebo dvoutrámová konstrukce. Je-li komunikace vedena v zářezu, je možné navrhnout úsporné rámové konstrukce se šikmými stojkami (obr.3.2c). Je-li most situován ve větší výšce, je vhodná oblouková konstrukce. Pro nadjezdy polních a lesních cest je možné navrhnout konstrukci o dvou polích s mostovkou tvořenou parapetním nosníkem - obr.2.3e. Navrhneme-li nosník ve tvaru svodidla New Jersey, lze vytvořit zábradlí jen z jednoduché trubky. Je-li dále mostovka monoliticky spojená s opěrou, vzniká tak takřka bezúdržbový most. Dvoupolová konstrukce je také vhod- 18

19 ná v případě, že do dálnice zasahují odbočující rampy. Volný prostor na krajích mostu zajišťuje bezpečný výhled do křižovatky. Při menším úhlu křížení, nebo je-li most situován v křižovatce, je nutno zvážit, že most je viděn v šikmém úhlu. Je-li mostovka podepřena u každé podpěry řadou sloupů, je v šikmém pohledu vidět nepřehledný les stojek, ve kterém se obtížně orientuje a most tak znehodnocuje dopravní řešení. Proto je vhodné podepřít konstrukci jen sloupy situovanými v ose mostu a zachytit kroucení jen na krajních podpěrách - obr.3.3. Při rozpětích jednotlivých polí L do 30 m a vzdálenosti krajních opěr L k do 120 m lze navrhnout jednotrámový průřez (obr.3.3a), při větších rozpětích a vzdálenostech opěr do 160 m komorový průřez (obr.3.3b). Po estetické stránce se velmi osvědčily komorové konstrukce se skloněnými, popřípa- Obr:3.2 Nadjezdy: a) rámová konstrukce o čtyřech polích, b) rámová konstrukce o třech polích, c) vzpěradlová rámová konstrukce, d) rámová konstrukce o dvou polích. 19

20 dě zakřivenými vnějšími stěnami (obr.3.3c). Vnější komory výrazně zvyšují tuhost v kroucení. Proto je možné tyto konstrukce navrhnout s jednosloupovým podepřením pro délky L k až 200 m. Někdy jsou nadjezdy situovány poblíž významných míst, a tak mohou tvořit dominantu tvořící vstup do území. Význam místa může ospravedlnit zvýšené náklady a nadjezd lze navrhnout jako zajímavou obloukovou nebo zavěšenou konstrukci. Obr.3.3 Šikmé křížení: a) jednotrám, b) komorový nosník, c) dvoukomorový nosník, d) půdorys. MĚSTSKÉ VIADUKTY Zvláštní pozornost vyžadují městské viadukty, které by s ohledem na omezený prostor ve městě a s ohledem na estetické požadavky měly mít co nejmenší stavební výšku. Proto nejsou vhodné trámové konstrukce. Pro menší rozpětí jsou vhodné jednotrámové konstrukce (obr.3.4a), lichoběžníkové desky se zakřiveným podhledem (obr.3.4b), pro větší rozpětí komorové konstrukce. Komorová konstrukce má nejen větší ohybovou únosnost, ale i podstatně větší tuhost v kroucení. Ta umožňuje návrh jednosloupových podpěr minimálně omezujících prostor pod mostem. Po estetické stránce se velmi osvědčily komorové konstrukce se skloněnými (obr.3.4c), popřípadě zakřivenými vnějšími stěnami (obr.3.3c). Městské viadukty jsou často součástí křižovatek a proto mají složitou geometrii, proměnnou šířku a jsou navrhovány s odbočujícími rampami obr.3.4. Ve všech případech musí mít konstrukce jednotný řád vycházející z geometrie přemostění. 20

21 Obr: 3.4 Městský viadukt, s odbočující rampou: a) trám, b) deska, c) komorový nosník, d) půdorys. Zvláštní pozornost vyžadují dilatační spáry. Klasické řešení s dilatačními pilíři (obr.3.5a), které mají obvykle dvojnásobnou tloušťku, nelze považovat za vhodné, uložení na ozub (obr.3.5b) vyžaduje hustou výztuž. Podle autorova názoru je vhodné navrhnout řešení, často používané u ocelových mostu. Konstrukce jednotlivých dilatačních celků mohou být spojeny ocelovými kyvnými pruty připojenými k ocelovým konzolám (obr.3.3c). Tyto konzoly mohou být připnuty k nosné konstrukci předpínacími tyčemi. V případě Obr.3.5 Uložení mostovky: a) dilatační pilíř, b) ozub, c) ocelové táhlo, d) vnitřní ocelový nosník. 21

22 nutnosti je pak možno ocelové konzoly vyměnit. U větších rozpětí lze do komorových nosníků vložit ocelové nosníky přenášející také ohyb (obr.3.5d). DÁLNIČNÍ A SILNIČNÍ VIADUKTY Konstrukční řešení dálničních viaduktů závisí na požadovaném rozpětí, výšce nad terénem a na povaze okolí. Není vhodné navrhovat zbytečně velká rozpětí vyžadující konstrukce velké stavební výšky. Pro mosty malých rozpětí jsou vhodné deskové trámy, popřípadě konstrukce spřažené s prefabrikovanými (obr.2.3c) nebo ocelovými nosníky. U prefabrikovaných konstrukcí jsou mnohdy navrhovány monolitické příčníky, které mají větší výšku než nosníky. Tento příčník působí cize a porušuje jednotu řešení. Jak bude ukázáno v kapitole 8, lze monolitické příčníky navrhnout tak, že plynule naváží na prefabrikované nosníky Pro mosty s rozpětím do 45 m jsou velmi ekonomické dvoutrámové betonové konstrukce (obr.3.6a a obr.2.3f). Při špatné základové půdě, nebo při větším rozpětí, je vhodné navrhnout dvoutrámovou konstrukci z ocelových nosníků spřažených s betonovou mostovkou (obr.2.3g). Obr.3.6 Dálniční viadukt: a) dvojtrámová konstrukce, b) komorový nosník, c) komorový nosník s velmi vyloženými konzolami podepíranými vzpěrami. 22

23 Je-li konstrukce viditelná z různých pohledu, je v šikmém pohledu vidět nepřehledný les stojek a most tak znehodnocuje krajinu. Proto je vhodné navrhnout konstrukci tvořenou páteřním nosníkem s konzolami. Do rozpětí do cca 35 m je možné navrhnout plnostěnný trám konstantní výšky, pro rozpětí do cca 45 m trám s náběhy (obr.2.3h). Pro větší rozpětí je vhodný komorový průřez (obr.2.3m a obr.3.6b). Vnitřní podpěry by měly být tvořeny jediným sloupem, který lze pod mostovkou rozšířit tak, aby zde mohla být navržena dvojice ložisek zajišťující vetknutí mostovky v kroucení. Pro mosty vedené vysoko nad terénem je vhodné vést dálniční most na jediné konstrukci tvořené komorovým nosníkem s velmi vyloženými konzolami podepíranými šikmými vzpěrami (obr.2.4a, obr.2.5 a 3.6c). Komorový nosník pak lze podepřít jednosloupovými podpěrami situovanými v ose dálnice. Tyto konstrukce se také osvědčily při řešení dlouhých mostů vedených na svazích hor. MOSTY PŘES ŘEKY Pro mosty o jednom poli jsou vhodné rámové konstrukce s příčlí proměnné výšky. Ve vetknutí mají příčle obvykle komorový v průřez, v poli lze spodní desku vynechat. Jestliže most přemosťuje nejen řeku, ale i přilehlé zaplavované území, navrhuje se obvykle hlavní most jako komorový nosník proměnného průřezu, na který navazují komorové anebo dvoutrámové viadukty (obr.3.7a). Obr.3.7 Dálniční most přes řeku: a) rámová konstrukce, b) oblouková konstrukce, c) zavěšená konstrukce Pro rozpětí větší než 60 m se obvykle hlavní pole betonují letmo. 23

24 Vybavení hlavních dodavatelů technologií letmé betonáže způsobuje, že se tyto konstrukce navrhují pro stále větší a větší rozpětí a mají tedy stále větší konstrukční výšku. Autor je přesvědčen, že česká krajina jemných rozměrů neunese těžké komorové nosníky, a proto jejich použití by mělo končit s rozpětím cca 120 m. Řešení, kdy na těžkou konstrukci šikmo křížící řeku navazuje konstrukce jiné výšky a která je podepřena lesem stojek, nejsou podle autorova názoru vhodná. Esteticky problematické je také řešení dilatačního pilíře podepírajícího konstrukce rozdílných konstrukčních šířek a situovaného v blízkosti typických podpěr viaduktů. Proto jsou vhodné obloukové, zavěšené anebo visuté konstrukce jemných rozměrů, které odpovídají měřítku naší krajiny. U těchto konstrukcí lze vhodně kombinovat konstrukční ocel s betonem a vytvářet lehké transparentní systémy. Mostovka těchto konstrukcí je tvořena štíhlou betonovou deskou (obr.2.3a), která je u větších šířek v příčném směru mostu ztužena betonovými nebo ocelovými příčníky (2.3d). Pro silniční mosty jsou vhodné konstrukce zavěšené na okrajích -ve svislých nebo skloněných rovinách. Toto řešení je však nevhodné pro směrově rozdělené dálniční mosty, protože při zavěšení ve čtyřech rovinách se v šikmém pohledu konstrukce kříží. Proto je vhodné zavěšení v ose dálnice (obr.3.7b a 3.7c). Pro oba směry dálnice lze navrhnout samostatné konstrukce, které jsou v části, kde jsou zavěšeny, spojeny příčníkem. Svislá složka síly závěsu je pak přenášena z příčníku Obr.3.8 Most přes hluboké údolí: a) oblouková konstrukce, b) vzpěradlová konstrukce, c) rámová konstrukce, d) zavěšená konstrukce. 24

25 do obou mostovek, vodorovná složka je přenášena mostovkovou deskou. Příčník může být plnostěnný, příhradový, nebo může být tvořen částmi mostovky spojenými táhlem a vzpěrou (obr.2.4c). MOSTY PŘES HLUBOKÁ ÚDOLÍ Pro přemostění hlubokých údolí jsou vhodné obloukové konstrukce, které svými jemnými rozměry nejlépe zapadají do krajiny (3.8a). Vyžadují však únosné podloží schopné přenést vodorovnou sílu. Často se také navrhují letmo betonované vzpěradlové (obr.3.8b) nebo rámové (obr.3.8c) konstrukce s mostovkou tvořenou komorovým nosníkem proměnné výšky. Tyto konstrukce jsou však poměrně hmotné. Velmi elegantní je řešení, ve kterém je štíhlá betonová deska zavěšena na nízkém pylonu (obr.3.8d). Konstrukce může být zavěšena na předpjaté stěně nebo na mnohonásobných závěsech. LÁVKY PRO PĚŠÍ Návrh lávek pro pěší vyžaduje zvláštní pozornost. Konstrukce lávek by měly mít lidský rozměr, měly by být lehké, transparentní a pohodlné pro chodce. Bohužel omezený rozsah knihy neumožňuje jejich podrobnější popis. 25

26 4. Technologie výstavby Betonové mosty jsou buď betonovány na místě nebo jsou sestavovány z prefabrikovaných prvků. Mnohdy se také účelně kombinuje monolitický a prefabrikovaný beton. MONOLITICKÉ KONSTRUKCE Monolitické konstrukce jsou betonovány na pevných a výsuvných skružích, jsou postupně vysouvány, nebo se betonují po segmentech letmo. Při stavbě lze také konstrukci vybetonovat mimo překážku a potom ji otočit, popřípadě sklopit. Konstrukce betonované na pevných skružích Jenom poměrně krátké mosty délek do cca 100 m jsou betonovány najednou na pevné skruži situované po celé délce konstrukce. Tyto konstrukce jsou obvykle předpínány spojitými kabely napínanými z obou konců konstrukce. U delších mostů jsou konstrukce obvykle betonovány postupně, po polích s přečnívající konzolou. Spára mezi betonovanými úseky se obvykle volí v místě nulového momentu, to je v místě, kde je od zatížení stálého nulový moment. U konstrukcí konstantního průřezu je to přibližně v 1/5 rozpětí. Konstrukce se předpínají průběžnými kabely spojkovanými ve spáře. S ohledem na možnost vzniku trhlin (viz kapitola 8) lze ve spáře spoj kovat maximálně polovinu kabelů. V průběhu let byly vyvinuty inventární systémy skruží umožňující jejich hospodárnou výstavbu. Pevné skruže jsou tvořeny buď lehkými stojkami, které přímo podpírají bednění (obr.4.1a), nebo stojkami a nosníky (obr.4.1b). V obou případech je nutno stojky řádně zavětrovat a tak zajistit stabilitu skruže. Při návrhu skruže je nutno pamatovat na bezpečné založení, určit možné sednutí podloží a provést nadvýšení nosníků. Při návrhu skruže je nutno řešit nejen montáž, ale i demontáž (odskružení) prováděnou pod hotovou mostovkou. U konstrukcí, jejichž pole jsou stavěna postupně, je nutno sledovat postup napínání, protože při předpínání dochází k přerozděle- Obr.4,1 Pevná skruž spojité konstrukce. 26

27 ní zatížení (obr.4.1c). Podobný přesun nastává u konstrukcí podepřených vzpěrami nebo oblouky. Při řešení těchto konstrukcí je nutno určit tuhost skruže spolupůsobící se stavěnou konstrukcí a posoudit skruž pro zvětšené zatížení a navrhnout odpovídající postup odskružování. Pevné skruže se také používají při stavbě oblouků. Jejich návrh vychází z rozpětí a místních podmínek. Pro menší rozpětí se navrhují podobné skruže jako pro nosníkové konstrukce, pro větší rozpětí důmyslné soustavy vzpěr a nosníků (obr.4.2a). Realizovány byly také skruže tvořené příhradovými oblouky ztuženými prostorovým systémem lan (obr.4.2b). ' Oblouk se obvykle betonuje po segmentech tak, aby skruž byla rovnoměrně zatížena a aby se omezily účinky smršťování betonu, Komorové oblouky byly také betonovány postupně. Nejdříve se postupně vybetonovala spodní deska, potom se skruž se Částečně odskružila a vybetonovaly se stěny a horní deska oblouku. Vlastní tíhu oblouku pak přenášela spodní deska, jejíž stabilita byla zajištěna skruží. Oblouky se často odskružují rozepřením hydraulickými lisy situovanými ve vrcholu. Konstrukce betonované na výsuvných skružích Obr.4.2 Pevná skruž obloukové konstrukce. Je-li trámová konstrukce delší než 400 m, popřípadě je-li konstrukce vedena nad nepřístupnou překážkou, je vhodné betonovat konstrukci ve výsuvné skruží. V průběhu let byly jednotlivými dodavateli vyvinuty důmyslné systémy skruží, které následně ovlivnily konstrukční řešení mostů. Ve výsuvných skružích lze vybetonovat mostovku konstantního nebo proměnného průřezu vedenou v prostorově zakřivené niveletě. Z hlediska návrhu konstrukcí můžeme konstrukce skruží rozdělit na skruže sloužící pro betonáž celého pole (obr.4.3a, 4.3b) a na skruže, které slouží pro symetrickou betonáž segmentů (obr.4.3c). První typ konstrukcí je optimální pro rozpětí od 30 do 60 m, druhý typ, který kombinuje technologii letmé betonáže s technologií výsuvných skruží, je vhodný pro rozpětí od 60 do 100 m. 27

28 Obr: 4.3 Výsuvná skruž. Skruže pro betonáž celého pole mohou být situovány pod mostovkou (obr.4.3a) nebo nad mostovkou (obr.4.3b). Bednění je pak buď podpíráno nebo zavěšeno na skruži. Výhodou prvního typu skruže je, že pracovní prostor je volný. Nevýhodou je, že pro dopravu materiálu je nutno skruž doplnit o otočný nebo portálový jeřáb. Naopak, skruž situovaná nad nosnou konstrukcí umožňuje snadnou dopravu materiálu. Pracovní prostor je však omezen závěsnými tyčemi, nesoucími bednění. Skruž je nad pilíři podepřena prostřednictvím předem vybetonovaných podporových segmentů. Je-li tento segment podpírán ložisky je nutno ložiska montážně znehybnit a zajistit stabilitu segmentu Podporový segment je někdy nahrazen ocelovou konstrukcí, která se při betonáži pole zabetonuje v podporovém příčníku. Jistou komplikací je skutečnost, že při výsunu skruže je nutno příčně posunout bednění spodní desky komorových průřezů (obr. 4.3e a 4.3g) Proto u konstrukcí menších rozpětí byly vyvinuty příčné řezy, u kterých je tento posun minimální. U skruží situovaných pod nosnou konstrukcí je to dvoutrámový průřez bez jakýchkoliv příčníků (obr.4.3d), u skruží situovaných nad mostovkou je to jednotrámový průřez podepíraný štíhlým pilířem situovaným v ose mostu (obr.4.3f). V minulosti byly v těchto skružích často realizovaný konstrukce hřibových desek šířek až 30 m. Aby bylo zajištěno plynulé navázání nově betonovaného pole na již vybetonovanou konstrukci, zavěšuje se skruž na konec vybetonované části Protože se při betonáži skruž deformuje oddaluje se začátek tuhnutí do konce betonáže celého pole. S rostoucím rozpětím neúměrně roste hmotnost skruže, která dosahuje hmotnosti až 1000 tun. Proto se pro rozpětí větší než 60 m používají skruže umožňující postupnou betonáž konstrukce (obr.4.3c). Konstrukce se postupně 28

29 betonuje od pilířů v symetrických konzolách. Vlastní konzoly se postupně betonují po segmentech až 10 m dlouhých symetricky od pilíře. Bednění je zavěšeno na skruži podepírané u pilířů a na předcházející konzole. Po vybetonování segmentu následuje jeho předepnutí a posun bednění do nové polohy. Letmá betonáž - monolitické segmentové konstrukce Při letmé betonáži se konstrukce betonuje po segmentech do bednění podpíraného betonářským vozíkem zakotveným v již dříve vybetonované a předepnuté části konstrukce - obr.4.4. Podobně jako u konstrukcí betonovaných na výsuvných skružích může být vozík situován nad (obr.4.5a) nebo pod mostovkou (obr.4.5b). Po vybetonování segmentu se napnou další kabely, které připnou segment ke konstrukci, a betonářský vozík se přesune do nové polohy. Postup se opakuje, dokud konzoly nedosáhnou středu mostu. Zde se pak vybetonuje střední segment a konstrukce se předepne kabely spojitosti a kabely situovanými ve spodní desce. Obr: 4.4 Letmá betonáž. Technologie letmé betonáže výrazně ovlivňuje konstrukční řešení mostů. Protože se konstrukce obvykle betonuje v konzole směřující od pilířů ke středu mostu, je vhodný výrazně proměnný průřez, který odpovídá průběhu konzolového ohybového momentu. U jednopolových mostů se konstrukce betonuje po segmentech směřujících od krajních opěr ke středu mostu (obr.4.4a), u vícepolových mostů v konzolách směřujících od vnitřních podpěr ke středu mostu (obr.4.4b). S ohledem na omezení váhy vozíku a s ohledem na namáhání předcházejícího segmentuje délka segmentu 3 až 5 m. 29

30 Obr.4.5 Betonářský vozík. Při stavbě se nejdříve na pevné skruži vybetonuje zárodek, na který se osadí betonářské vozíky. Délka zárodku je obvykle od 7 do 10 m. Protože zárodky jsou ztuženy podporovými příčníky, v nichž jsou obvykle kotveny kabely spojitosti, jsou značně vyztuženy. Proto jejich výstavba trvá několik týdnů. Typický segment je obvykle betonován najednou. Betonáž začíná betonáží spodní desky, potom jsou betonovány stěny a horní deska. Aby bylo zajištěno řádné zhutnění, navrhuje se obvykle ve stěnách několik otvorů umožňujících vibraci. Během jednoho týdne se obvykle vybetonují dva symetrické segmenty. Konstrukce se předpíná, jakmile beton dosáhne pevnosti cca 25 MPa. Konstrukci betonářského vozíku tvoří příhradová konstrukce zakotvená v předcházejícím segmentu. Betonářský vozík musí být dostatečně tuhý, aby se vyloučily trhliny ve spáře mezi segmenty. Z tohoto důvodu je poměrně těžký - obvykle váží 50 až 80 tun. Tato váha představuje značné zatížení, které musí být zahrnuto při analýze montážních stavů. Při stavbě je nutno zajistit stabilitu betonované konstrukce. Ta je zajištěna trvalým nebo dočasným vetknutím do spodní stavby (obr.8.12 a 8.13). Stabilitu lze také zajistit nosníkem spojujícím konec již vybetonované konzoly se zárodkem, který se navrhuje u některých mimořádných konstrukcí (obr.4.4c). Tyto nosníky slouží také pro dopravu materiálu a pracovníků 30

31 a pro přesun betonářských vozíků. Metoda letmé betonáže byla také použita u konstrukcí betonovaných v postupné konzole směřující od začátku mostu k jeho konci. Pro redukci statických účinků v betonované konzole byly použity buď montážní podpěry (obr.4.6a), nebo pylon se závěsy Obr.4.6 Letmá betonáž v postupné konzole. (obr.4.6b). Letmo betonovat lze také konstrukce zavěšené. U konstrukcí s ohybově tuhou mostovkou lze použít klasický betonářský vozík, u konstrukcí s ohybově měkkou mostovkou lze betonářský vozík zavěsit na definitivní závěs (obr.4.7). Závěs je kotven v prefabrikovaném prvku, který je spojen s vozíkem a který přenáší vodorovnou složku síly závěsu do již vybetonované části konstrukce. Obr 4.7 Letmá betonáž zavěšeného mostu: a) letmo betonovaná konzola, b) betonářský' vozík podélný řez B-B, b) betonářský vozík - řez A-A. Pro zajištění lineárního chování závěsu je nutno závěs dostatečně napnout. Proto se na konci vozíku navrhuje zátěž z panelů nebo z nádrže s vodou, která se při betonáži segmentu postupně odebírá. 31

32 Metoda letmé betonáže se také využívá při stavbě obloukových mostů. Oblouk je buď montážně zavěšen na pylonu umístěném na podpěře situované u patky oblouku (obr.4.8a), nebo nad montážní podporou situovanou pod obloukem (obr.4.8b). Montážní vyvěšení lze také vytvořit příhradovou konstrukcí využívající tahové únosnosti mostovky a tlakové únosnosti již vybetonovaných podpěr a části oblouku (obr.4.8c). Tažené diagonály jsou obvykle tvořeny přepínacími tyčemi. Oblouk lze také betonovat po částech ve svislé poloze do překládaného bednění. Po vybetonování se oblouk sklopí do projektované polohy (obr.4.8d). Obr 4.8 Letmá betonáž obloukového mostu. Vysouvané konstrukce Vysouvané konstrukce se betonují po segmentech délky 15 až 40 m ve formě situované za opěrou. Po předepnutí se pomocí speciálního zařízení postupně vysunou tak, aby bylo možno vybetonovat nový segment (obr.4.9). Vysouvat lze konstrukce, jejichž niveleta má stálou křivost. Při vysouvání je nutno na podpěrách zajistit rovnoměrné podepření příčného řezu. Proto mají vysouvané konstrukce většinou jednokomorový průřez. Mohou být také tvořeny tříkomorovým nosníkem, deskou a nebo dvojtrámem. Při vysouvání vzniká v konstrukci velký konzolový moment. Pro jeho redukci se na konci konzoly osazuje lehký ocelový výsuvný nos (obr.4.9a). 32

33 Obr.4.9 Vysouvání mostu. Jeho délka bývá % délky typického pole. Nos je k vysouvané konstrukci připnut předpínacími tyčemi. Konzolový moment je možné také redukovat montážním pylonem se závěsy (obr.4.9b). Pylon je obvykle situován od konce konzoly ve vzdálenosti rovné délce vysouvaného pole. Protože při vysouvání pylon zatěžuje konstrukci svislou silou, je nutno síly v závěsech podle polohy pylonu upravovat. Síly v závěsech se obvykle mění vyzdvižením nebo popuštěním pylonu. Je samozřejmé, že výsuvný nos je možno kombinovat s montážním pylonem. Výsuvné zařízení je dvojí: tlačné nebo tažné. Tlačné zařízení je tvořeno svislým a vodorovným hydraulickým lisem (obr.4l0c). Obr Forma vysouvaného mostu: a) řez B-B, b) řez C-C, c) řez A-A - tlačné výsuvné zařízení, d) řez A-A - tažné výsuvné zařízení,. 33

34 Při vysouvání se konstrukce nejdříve svisle nazdvihne, potom se vodorovně posune. U tažného zařízení se využívá předpínací pistole opřené o opěru, která napíná kabel zakotvený na konci betonovaného segmentu (obr. 4.10d). Forma je obvykle tvořena dvěma částmi. V první se betonuje spodní deska, v druhé stěny a horní deska. Bočnice formy jsou odklopné, jádro formy bývá výsuvné. Protože geometrie vysouvané konstrukce závisí na přesnosti provedení spodní desky, je nutno pečlivě vytyčit její tvar. Konstrukce se vysouvá přes speciální bloky, jejichž povrch je opatřen nerezavějící ocelí. Při vysouvání se mezi bloky a spodní hranu nosníku vkládají teflonové desky - obr. 4.11a. Na podpěry se také osazují vodicí prvky, které udržují směr vysouvané konstrukce obr.4.11b. Obr.4.11 Výsuvné bloky. Při návrhu výsuvného zařízení je nutno pamatovat na skutečnost, že výsuvné bloky jsou situovány rovnoběžně s nosníkem, a proto je při výsuvu nutno překonat složku vlastní tíhy. Dále je nutno překonat tření mezi teflonem a konstrukcí, jehož velikost je v rozmezí Obvykle se konstrukce vysouvá po spádu, proto není nutno překonat složku vlastní tíhy, ale naopak zajistit účinné brždění konstrukce. Bezpečně se však výsuvné zařízení navrhuje na tření velikosti 5 %. Tato hodnota se také uvažuje pro návrh montážních a definitivních podpěr. Konstrukční výška vysouvaných konstrukcí se volí poměrně velká - 1/10 až 1/14 rozpětí. Proto lze obvykle vysouvat konstrukce bez montážních podpěr. Je-li nutné navrhnout menší konstrukční výšku, navrhují se v polích jedna až dvě montážní podpěry. Protože jsou s ohledem na tření namáhány velkou vodorovnou silou, je nutno je kotvit (obr.4.9). Kotvení se někdy navrhuje i u definitivních pilířů. Podporové příčníky se obvykle betonují až po vysunutí celé konstrukce. Při vysouvání je konstrukce centricky předepnuta. Po vysunutí je nutno napnout spojité kabely, jejichž průběh odpovídá průběhu momentů na spojitém nosníku. Kabely se napínají po uložení konstrukce na definitivní ložiska a po odstranění výsuvných bloků. První vysouvaná konstrukce celkové délky 480 m [13] byla sestavena z prefabrikovaných prvků, které byly po vybetonování spár předepnuty vnějšími centrickými kabely. Po vysunutí celé konstrukce byly tyto kabely hydraulickými lisy přemístěny do polohy, jež odpovídá průběhu ohybových 34

35 momentů. S využitím vnějšího předpětí lze segmentové konstrukce sestavovat a vysouvat po částech podobně jako monolitické konstrukce. Konstrukce lze vysouvat nejen podélně, ale i příčně. Po postavení konstrukce v poloze rovnoběžné s projektovanou polohou se konstrukce příčně posune přes montážní podpory situované u definitivních podpěr. Konstrukce otáčené Konstrukce, popřípadě část konstrukce, se také mohou postavit podél překonávané překážky a následně otočit do projektované polohy (obr.4.12). Konstrukci je nutno navrhnout tak, aby ji bylo možno během otáčení podepřít ve dvou přímkách. V první přímce je nutno navrhnout bod, kolem něhož se konstrukce otáčí. Při otáčení je zde konstrukce podepřena elastomerovými deskami s teflonovým povrchem, které se posouvají po ploše z nerezavějící oceli. V druhé přímce je konstrukce uložena na montážní podpěře, která se posouvá po kruhové dráze. Ta je tvořena betonovou patkou s povrchem z nerezavějící oceli. Při posunu se mezi ocel a podpěru vkládají podobně jako při vysouvání teflonové desky. V místě montážní podpěry je také konstrukce zatěžována příčnou silou vyvozenou hydraulickým lisem. ŘEZ A - A Obr.4.12 Otáčení mostu. 35